Los principales aisladores de vibraciones utilizados en la práctica de la ingeniería son el aislador de resorte metálico, el aislador de cable metálico, el aislador de caucho, el aislador de caucho metálico y el aislador de resorte neumático.
1. Aislador de resorte de metal
El aislador de vibración de resorte de metal es el primer tipo de aislador de vibración. El aislador cilíndrico de resorte helicoidal, el aislador cónico de resorte helicoidal y el aislador de resorte de mariposa son ampliamente utilizados en ingeniería. Los materiales de resorte generalmente eligen acero al manganeso, acero al silicio y manganeso, acero al cromo vanadio, etc. Debido a que el resorte de acero tiene una elasticidad ideal, su esfuerzo y deformación son lineales en un amplio rango, sus parámetros materiales y estructurales se pueden cambiar en un amplio rango y pueden cumplir con los requisitos de diferentes cargas, deformaciones y frecuencias de resonancia más bajas. Además, el aislador de resortes helicoidales tiene las ventajas de bajo costo, no teme el ambiente corrosivo y la resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, el aislador de resorte helicoidal tiene una amortiguación pequeña, no puede proporcionar suficiente amortiguación para suprimir la vibración, y su rendimiento de aislamiento de frecuencia media y alta es deficiente.
2. Aislador de vibraciones de goma
Los aisladores de goma son el tipo de aisladores más utilizado. Es ampliamente utilizado en el campo del aislamiento de vibraciones de locomotoras, barcos, automóviles, aviones, puentes e instrumentos. El aislador de goma utiliza la deformación elástica de la estructura amortiguada viscoelástica para lograr la reducción de la vibración, que convierte la energía de vibración en energía de fricción interna del material amortiguado y tiene una alta eficiencia de conversión. Se puede usar en estado de compresión o en estado de corte. En la aplicación, si los parámetros del material de caucho y la estructura de amortiguación se seleccionan razonablemente, se puede lograr un buen aislamiento de la vibración. Como el aislador más utilizado, el aislador de goma tiene las siguientes ventajas:
(1) Se puede vulcanizar en varias formas para cumplir con los requisitos del espacio. La dureza se puede controlar ajustando la composición de la formulación de caucho para cumplir con los requisitos de rigidez y resistencia en todas las direcciones.
(2) Tiene suficiente amortiguación interna y es adecuado para el caso de desplazamiento estático pequeño y desplazamiento dinámico corto pero grande. Su efecto de aislamiento de la vibración es bueno, lo que es propicio para cruzar la zona de resonancia y atenuar la vibración y el ruido de alta frecuencia.
(3) El módulo de elasticidad es mucho más pequeño que el del metal, lo que puede producir una mayor deformación elástica.
(4) Sin pieza deslizante, fácil de mantener.
(5) Pequeña calidad, fácil instalación y desmontaje.
Sin embargo, en la aplicación práctica, los aisladores de goma también tienen los siguientes inconvenientes:
(1) La resistencia a altas, bajas temperaturas y al aceite es inferior a la de los materiales metálicos.
(2) No puede exponerse directamente al entorno externo y es fácil de envejecer.
(3) La fluencia y la histéresis ocurrirán cuando se apliquen a cargas grandes durante mucho tiempo.
(4) El rendimiento del aislamiento de vibraciones es pobre a bajas frecuencias.
3. Aislador de cable
El aislador de cable fue desarrollado por primera vez por los Estados Unidos a fines de la década de 1970. Es un aislador de vibraciones no lineal típico. Su característica de amortiguación está relacionada con la deformación y tiene un buen rendimiento de aislamiento de vibraciones. Cuando la amplitud es lo suficientemente grande, el aislador de vibración de cable metálico es un tipo de aislador de vibración que absorbe y disipa la energía de vibración mediante la amortiguación por fricción en seco entre los hilos del cable. Cuando la amplitud es pequeña, cada filamento de cable metálico en el aislador del cable metálico no produce amortiguación por fricción seca, sino que se basa en el aislamiento de vibración elástica de los componentes del cable metálico. El aislador de vibraciones de cable metálico es una nueva generación de elementos elásticos. Sus ventajas han sido gradualmente reconocidas por la gente, y han sido probadas en el uso práctico de buques de guerra, aeroespaciales y otros campos. La perspectiva de la aplicación es muy amplia. Las ventajas sobresalientes son las siguientes:
(1) Se consideran las tres funciones de aislamiento de vibraciones, amortiguación y reducción de ruido de la estructura de alta frecuencia.
(2) Se adoptan cables de acero inoxidable y férulas de acero inoxidable, que se pueden usar en condiciones ambientales adversas.
(3) Rendimiento estable, larga vida útil, generalmente no necesita ser reemplazado.
(4) Su estructura de cable única restringe el efecto de fluctuación de alta frecuencia que es difícil de evitar en los aisladores metálicos comunes.
(5) Tiene características obvias no lineales, y tiene excelentes características en resistencia a golpes y aislamiento de vibración pasiva que otros aisladores no pueden lograr.
El aislador de cable puede producir un desplazamiento dinámico grande, atenuar un fuerte impacto y absorber y disipar una gran cantidad de vibraciones de baja frecuencia y alta frecuencia. Sin embargo, la amortiguación por fricción en seco del aislador de cable es pequeña, y el efecto de aislamiento es pobre en resonancia.
4. Aislador de vibraciones de caucho metálico
El aislador de vibraciones de caucho metálico es un nuevo tipo de aislador de vibraciones. Este nuevo tipo de aislador de vibraciones está hecho de alambre de metal a través de la formación en espiral, el alargamiento, la bobina de bobinado, el prensado de troqueles y otros procesos. Su estructura interna es una estructura de red espacial formada por entrelazado e interconexión de cables metálicos. Al mismo tiempo, tiene las mismas propiedades elásticas y de amortiguación que el material de caucho polimérico. Cuando se deforma por la carga, se produce deslizamiento, fricción, extrusión y deformación elástica entre las finas cadenas de gancho de alambre de metal. La amortiguación por fricción en seco disipa una gran cantidad de energía de vibración y desempeña el papel de reducción de vibración y amortiguación. Debido a que el caucho metálico pertenece al material poroso discontinuo, bajo ciertas condiciones, con el aumento de los tiempos de vibración, no se romperá repentinamente y fallará como el material metálico continuo, sino que acumulará daños debido a la fractura local del alambre de metal en su interior. Debido a que el caucho metálico está hecho de alambre en espiral, no solo tiene la misma buena elasticidad que el material de caucho, sino que también tiene las características de resistencia a la corrosión, resistencia a la radiación, resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia a la corrosión y resistencia al envejecimiento del material metálico. Por lo tanto, el aislador de caucho metálico es muy adecuado para su uso en condiciones ambientales especiales. El caucho metálico también tiene muchas ventajas, como la fácil fabricación de varias formas, varias densidades relativas, peso ligero, rigidez ajustable y una alta resistencia dinámica y estática. En la actualidad, los aisladores de caucho metálico son ampliamente utilizados en automoción, naval, aeroespacial y otros campos.
5. Aislador de resorte de aire
El resorte de aire es un tipo de aire comprimido que se descarga en un recipiente sellado, y su función se realiza mediante la compresibilidad del gas. El aislador de vibración de resorte de aire común consta de cuerpo de resorte, cámara de aire adicional y controlador de altura.
